《数字逻辑实验指导书》学生打印.doc

数字逻辑技术实验学生指导书参考教材电子技术基础实验分析、调试、综合设计 王传新主编，高等教育出版社实验要求及注意事项1、实验前必须预习实验内容，做到思路清晰，实验任务明确。2、实验时认真阅读实验指导书，按电路原理图正确连接实验导线，仔细检查无误，方可通电实验。3、实验中多注意观察，如有元器件冒烟、发烫或有异味等应立即关断电源，报告实验老师，待找出原因、排除故障后才能重新实验。4、实验中须更改连线，必须切断电源后才能进行。5、实验中应仔细观察实验现象，认真记录实验结果、数据、波形、分析正确与否。6、实验结束关闭电源，拔除电源插头，并将仪器设备、工具、导线等按规定整理好。数字集成电路与封装（1）数字集成电路分类l小规模数字集成电路（SSIC）l中规模数字集成电路（MSIC）l大规模和超大规模数字集成电路（LSIC和VLSIC）（2）数字集成电路制造工艺l中、小规模数字IC 中最常用的是TTL 电路和CMOS 电路。lTTL 器件型号以74（或54）作前缀，称为74/54系列，如2输入与非逻辑门为74LS00等。l中、小规模CMOS数字集成电路主要是4XXX/45XX（X代表0 - 9的数字）系列，高速CMOS电路HC（74HC系列），与TTL兼容的高速CMOS电路HCT（74HCT系列）。，如2输入与非逻辑门为4011。lTTL电路与CMOS 电路各有优缺点，TTL 速度高，CMOS 电路功耗小、电源范围大、抗干扰能力强。由于TTL在世界范围内应用很广，所以在数字电路教学实验中，我们主要使用TTL74 系列电路作为实验用器件，采用单一+5V作为供电电源。（3）中、小规模数字集成电路封装形式数字IC器件有多种封装形式。为了教学实验方便，实验中所用的74 系列器件封装选用双列直插式。l从正面（上面）看，器件一端有一个半圆的缺口，这是正方向的标志。缺口左边的引脚号为1，引脚号按逆时针方向增加。图 中的数字表示引脚号。双列直插封装IC引脚数有14、16、20、24、28 等若干种。l74 系列器件一般左下角的最后一个引脚是GND，右上角的引脚是VCC 。例如，14 引脚器件引脚7 是GND，引脚14 是VCC，但也有一些例外。所以使用集成电路器件时要先看清它的引脚图，找对电源和地，避免因接线错误造成器件损坏。（4）数字集成电路使用注意问题必须注意，不能带电插、拔器件。插、拔器件只能在关断电源的情况下进行。实验1 门电路逻辑分析与设计实验1.1 实验基本目的1、掌握TTL普通门电路的使用方法。2、掌握小规模数字集成电路组成组合逻辑电路的基本分析方法。3、掌握小规模数字集成电路组成组合逻辑电路的基本设计方法。4、了解小规模数字集成电路组成组合逻辑电路的基本调试方法。1.2 实验任务1、TTL四2输入与非门74LS00逻辑功能分析（参考实验教材P303）（1）选用一个与非逻辑门，进行2输入与非逻辑功能分析。（2）参考图6.1.6连接电路，在实验板创建2输入与非逻辑功能分析电路，改变开关A、B状态，用数字万用表测量电路输出，将测试结果记入表6.1.7中。图6.1.6表6.1.7实验操作输入输出UA/V（A键）UB/V（B键）典型值/V实测值/V逻辑值100205350455（3）仪器仪表：直流稳压电源5V、数字万用表。（4）元器件：74LS00（四2输入与非门）。2、分析“三个开关控制一盏灯”电路（参考实验教材P318）（1）参考图6.2.5，在实验板创建“三个开关控制一盏灯”电路。图6.2.5（2）转换开关A、B、C位置，检测发光二极管输出状态，将测试结果记录到自拟的表格中。（3）根据检测结果，分析电路逻辑功能。（4）仪器仪表：直流稳压电源5V、数字万用表。（5）元器件：74LS86（四异或门）、300 、发光二极管。3、设计多数表决电路“与非”逻辑门实现（参考实验教材P318）（1）采用“与非”逻辑门，设计三人表决电路。要求：当三人中多数对表决事件表示同意时，多数表决电路指示灯亮。（2）在实验板创建三人多数表决电路。（3）检测发光二极管输出状态，将测试结果记录到自拟表格中，验证设计的正确性。（4）选用器件：74LS00（四2输入与非门）、74LS10（三3输入与非门）。（5）选用仪器仪表：直流稳压电源5V、数字万用表或发光二极管。1.3 预习内容1、TTL与非逻辑门基本功能。2、小规模数字集成电路组成组合逻辑电路的基本分析方法。3、小规模数字集成电路组成组合逻辑电路的基本设计方法。4、利用Multisim电子电路辅助分析和设计软件完成实验内容2。5、利用Multisim电子电路辅助分析和设计软件完成实验内容3。实验2 典型组合逻辑电路分析与设计实验2.1 实验目的1、掌握3线8线译码器基本功能。2、掌握3线8线译码器基本分析方法。3、掌握3线8线译码器基本使用方法。4、掌握七段显示译码器基本功能。5、掌握七段显示译码器基本分析方法。6、掌握七段显示译码器基本使用方法。7、掌握3线8线译码器和七段显示译码器基本调试方法。2.2 实验任务1、3线8线译码器74LS138功能分析（参考实验教材P334）（1）参考图6.4.3，在实验板创建3线8线译码器74LS138功能分析电路。图6.4.3（2）用发光二极管检测电路逻辑功能，实验结果记入自拟表格中。（3）仪器仪表：直流稳压电源5V、数字万用表、发光二极管。（4）元器件：74LS138（3线8线译码器）。2、3线8线译码器的应用1（参考实验教材P335）（1）参考图6.4.5，在实验板创建脉冲分配电路。图6.4.5（2）变动开关A、B、C位置，用双踪示波器观察脉冲分配情况，记录实验现象。（3）仪器仪表：直流稳压电源5V、数字万用表、脉冲信号发生器、双踪示波器。（4）元器件：74LS138（3线8线译码器）。3、3线8线译码器的应用2（参考实验教材P335）（1）利用3线8线译码器74LS138，实现逻辑函数。（2）在实验板创建上设计函数电路。（3）检测电路逻辑功能，实验结果记入自拟表格中，并验证设计的正确性。（4）仪器仪表：直流稳压电源、数字万用表、发光二极管。（5）元器件：74LS138（3线8线译码器）、74LS20（双4输入与非门）。4、七段显示译码器74LS47功能分析（参考实验教材P338）（1）参考图6.4.9，在实验板创建七段显示译码器74LS47功能分析电路。图6.4.9（2）变动开关位置，检测七段数码管显示状态，实验结果记入自拟表格中。（3）仪器仪表：直流稳压电源5V、数字万用表。（4）元器件：74LS47（七段显示译码器）、共阳极七段数码管。2.3 预习内容1、3线8线译码器基本功能和基本分析方法。2、七段显示译码器基本功能和基本分析方法。3、利用Multisim电子电路辅助分析和设计软件完成实验内容1。4、利用Multisim电子电路辅助分析和设计软件完成实验内容2。5、利用Multisim电子电路辅助分析和设计软件完成实验内容3。6、利用Multisim电子电路辅助分析和设计软件完成实验内容4。实验3 集成触发器与移位寄存器应用3.1 实验目的1、掌握普通RS、D、JK触发器的基本功能和触发方式。2、掌握触发器同步输入信号和异步输入信号的使用方法。3、掌握普通触发器的一般分析方法。4、理解集成触发器的基本使用方法。3.2 实验任务1、TTL D触发器功能分析（参考实验教材P347）（1）利用TTL D触发器74LS74，在实验板创建图6.6.2 D触发器功能分析电路。图6.6.2（2）改变电路输入电平，检测电路输出信号，并将检测结果记入表6.6.3。表6.6.3（3）仪器仪表：直流稳压电源、数字万用表、发光二极管。（4）元器件：74LS74（双D触发器）。2、JK触发器功能分析（参考实验教材P347）（1）利用JK触发器74LS112，在实验板创建图6.6.3 JK触发器功能分析电路。图6.6.3（2）改变电路输入电平，检测电路输出信号，并将检测结果记入表6.6.4。表6.6.4（3）仪器仪表：直流稳压电源、数字万用表、发光二极管。（4）元器件：74LS112（双JK触发器）。3、触发器应用1（参考实验教材P350）（1）参考图6.6.5，在实验板创建分频电路。图6.6.5（2）用双踪示波器测量电路输入波形和输出波形，画电路输入波形和输出波形，记录电路输入波形和输出波形频率值。（3）仪器仪表：直流稳压电源、数字万用表、脉冲信号发生器、双踪示波器。（4）元器件：74LS74（双D触发器）。4、触发器应用2（参考实验教材P349）（1）参考图6.6.4，在实验板创建将JK触发器转换为T触发器电路。图6.6.4（2）转换开关T的位置，用双踪示波器观察电路输入、输出波形时序关系，将结果记录在表6.6.5（至少记录信号的4个周期）。表6.6.5（3）选用器件：74LS112（双JK触发器）。（4）选用仪器仪表：直流稳压电源5V、脉冲信号发生器、双踪示波器。5、4位双向移位寄存器74LS194应用（1）选用器件：74LS194（4位双向移位寄存器）、74LS04（六反相器）。（2）选用仪器仪表：直流稳压电源5V、脉冲信号发生器、发光二极管。（3）利用74LS194设计一个可控双向移位寄存器控制跑马灯。（4）在实验板创建可控双向移位寄存器控制跑马灯。（5）将实验结果记入自拟表中。3.3 预习内容1、普通RS、D、JK触发器的基本功能和触发方式。2、普通触发器的一般分析方法。3、利用Multisim电子电路辅助分析和设计软件完成实验内容1。4、利用Multisim电子电路辅助分析和设计软件完成实验内容2。5、利用Multisim电子电路辅助分析和设计软件完成实验内容3。6、利用Multisim电子电路辅助分析和设计软件完成实验内容4。7、利用Multisim电子电路辅助分析和设计软件完成实验内容5。实验4 典型时序逻辑电路分析与设计实验4.1 实验目的1、掌握中规模数字集成电路同步计数器的基本工作原理和使用方法。2、理解中规模数字集成电路同步计数器的基本工作特性。3、掌握用中规模数字集成电路同步计数器实现任意进制计数器的基本方法。4、了解同步计数器基本调试方法。4.2 实验任务1、4位二进制加法计数器74LS163功能分析（参考实验教材P356）（1）参考图6.7.1，在实验板创建4位二进制加法计数器74LS163功能分析电路： 计数； 清零； 保持功能。图6.7.1（2）将检测结果记入自拟的表格中。（3）将上电路改为在计数工作状态，输入时钟为10 kHz。利用双踪示波器，观察输出波形与输入时钟时序关系，记录输出与输入时钟波形关系（至少一个周期以上）。（4）选用器件：74LS163（4位二进制加法计数器）。（5）选用仪器仪表：直流稳压电源5V、脉冲信号发生器、发光二极管、双踪示波器。2、4位二进制加法计数器74LS163的应用1（参考实验教材P358）（1）采用4位二进制加法计数器74LS163和反馈归零法，设计十进制计数器电路。（2）自拟实验方案，记录所设计的计数器有效状态转换。（3）将上电路输入时钟改为10 kHz，利用双踪示波器，观察输出波形与输入时钟时序关系，记录输出与输入时钟波形关系。（注：至少一个周期以上）（4）仪器仪表：直流稳压电源、数字万用表、发光二极管、脉冲信号发生器、双踪示波器。（5）元器件：74LS163（4位二进制加法计数器）、74LS20（双4输入与非门）。3、4位二进制加法计数器74LS163的应用2（参考实验教材P358）（1）采用4位二进制加法计数器74LS163和反馈置数法，设计十二进制计数器电路。（2）自拟实验方案，记录所设计的计数器有效状态转换。（3）将上电路输入时钟改为10 kHz，利用双踪示波器，观察输出波形与输入时钟时序关系，记录输出与输入时钟波形关系。（注：至少一个周期以上）（4）仪器仪表：直流稳压电源、数字万用表、发光二极管、脉冲信号发生器、双踪示波器。（5）元器件：74LS163（4位二进制加法计数器）、74LS20（双4输入与非门）。4、十进制加法计数器74LS160功能分析（参考实验教材P359）（1）选用器件：74LS160（十进制加法计数器）。（2）选用仪器仪表：直流稳压电源5V、脉冲信号发生器、发光二极管、双踪示波器。（3）参考图6.7.1，在实验板创建十进制加法计数器74LS160功能分析电路： 计数； 清零； 保持功能。（4）将检测结果记入自拟的表格中。（5）将上电路改为在计数工作状态，输入时钟为10 kHz。利用双踪示波器，观察输出波形与输入时钟时序关系，记录输出与输入时钟波形关系。（注：至少一个周期以上）4.4 预习内容1、中规模数字集成电路同步计数器的基本工作原理和使用方法。2、中规模数字集成电路同步计数器电路基本分析方法。3、用中规模数字集成电路同步计数器实现任意进制计数器的基本方法。4、利用Multisim电子电路辅助分析和设计软件完成实验内容1。5、利用Multisim电子电路辅助分析和设计软件完成实验内容2。6、利用Multisim电子电路辅助分析和设计软件完成实验内容3。7、利用Multisim电子电路辅助分析和设计软件完成实验内容4。附录：器件引脚1、四2输入与非门74LS002、三3输入与非门74LS103、双4输入与非门74LS204、双边沿D触发器74LS745、四异或门74LS866、双边沿JK触发器74LS1127、3线8线译码器74LS1388、十进制加法计数器74LS1609、二进制计数器 74LS16310、4位移位寄存器 74LS19415